DE1000574B

DE1000574B - Glas und bifokale Glaslinse

Info

Publication number: DE1000574B
Application number: DEP15389A
Authority: DE
Inventors: James Earle Duncan; Samuel Lansing Seymour
Original assignee: Pittsburgh Plate Glass Co
Current assignee: PPG Industries Inc
Priority date: 1954-12-29
Filing date: 1955-12-28
Publication date: 1957-01-10
Also published as: CH334252A; GB778355A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft ein neuartiges Glas und insbesondere ein solches, das als kleineres Segment in eine bifokale Brillenglaslinse eingesetzt werden kann.

Eine bifokale Brillenglaslinse besteht aus einem kleineren Linsensegment, das in einer entsprechenden Aussparung eines zugehörigen größeren Segments befestigt ist. Das größere Linsensegment kann aus Kronglas oder einem anderen Glas hergestellt sein, das bestens geläutert und frei von Blasen, Schlieren und anderen Mängeln ist, die die optischen Eigenschaften der Linse beeinträchtigen könnten. Beispiele für derartige Krongläser sind namentlich Alkali-Kalk-Silikat-Gläser.

Das kleinere Segment besteht gewöhnlich aus gut geläuterten Glasarten, die unter den Bezeichnungen Bariumglas, Bleiglas, Bariumflintglas oder Bariumkronglas bekannt sind. Das kleinere Segment hat einen höheren Brechungsindex als das größere und ist der zum Lesen dienende Teil der Bifokallinse. Die für die größeren und kleineren Segmente verwendeten Gläser haben gewöhnlich etwa denselben Wärmeausdehnungskoeffizienten. Die Bariumgläser zeigen gewöhnlich einen etwas niedrigeren und die Flintgläser meist sogar einen erheblich niedrigeren Erweichungspunkt als die Krongläser.

Bei der Herstellung von Bifokallinsen schmilzt man das kleinere Segment an das größere Segment an. Bei einem Verfahren dieser Art schleift man erst eine konvexe, kreisförmige Krümmung auf das kleinere Segment und eine entsprechende konkave, kreisförmige Krümmung in das größere Segment und legt dann das kleinere Segment in die so geschaffene Aussparung des größeren hinein. Das größere und das kleinere Segment werden dann durch einen Spezialofen zum Zusammenschmelzen der beiden Teile geführt. Hierbei sind viele Herstellungsfehler möglich, so daß es schwer ist, hohe Produktionen von einwandfreien bifokalen Linsenrohlingen zu erzielen. Ein solcher Fehler beruht auf der Neigung der Segmente zur Bildung zahlreicher winziger Gasblasen an der Grenzfläche bei dieser Vereinigung durch An- oder Verschmelzen der beiden Teile. Der Grund für diese Blasenbildung ist nicht genau bekannt. Manche Blasen können durch Einschluß von Luft an der Berührungsfläche während des Verschmelzens entstanden sein.

Nach einem anderen Verfahren zum blasenfreien Zusammenschmelzen von Bifokallinsen legt man einen geschliffenen und polierten kleineren Segmentrohling in eine Form und gießt das größere Segment aus der Schmelze in die Form und über die freie Oberfläche des kleinen Segments hinweg in solcher Weise, daß das vorrückende, geschmolzene Glas die Luft oder sonstige Gase vor sich hinschiebt, während es über die Oberfläche des kleineren Segments fließt und sich mit diesem vereinigt. Dieses Verfahren erfordert für das kleine Segment die Verwendung eines Glases mit einem viel höheren Erweichungspunkt, z. B. eines um 55 bis 85° C höheren als derjenige des

Anmelder:

Pittsburgh Plate Glass Company,
Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)

Vertreter: Dr. W. Beil, Rechtsanwalt,
Frankfurt/M.-Höchst, Antoniterstr. 36

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 29. Dezember 1954

James Earle Duncan, Brackenridge, Pa.,
und Samuel Lansing Seymour, New Kensington, Pa.

(V. St. A.),
sind als Erfinder genannt worden

größeren Segmentglases. Solche Gläser sind nicht leicht zu beschaffen.

Die Erfindung betrifft Gläser, die für die Herstellung solcher kleinerer Segmente geeignet sind, die einen verhältnismäßig hohen Erweichungspunkt haben, nämlich von etwa 750 bis 8oo^c C, einen Brechungsindex n_D zwischen 1,57 und 1,67, einen hohen Streuungskehrwert und einen Ausdehnungskoeffizienten, der dem des Glases des größeren Segments nahekommt. (Der Erweichungspunkt des Glases ist diejenige Temperatur, bei der der log₁₀ der Viskosität des Glases in Poise 7,6 beträgt.)

Die erfindungsgemäßen Gläser sind besonders geeignet zur Herstellung der kleineren Segmente von bifokalen Brillengläsern, sie bestehen aus 35 bis 52 Gewichtsprozent SiO₂, 6 bis 12 Gewichtsprozent eines oder mehrerer Alkalimetalloxyde, 28 bis 34 Gewichtsprozent Bariumoxyd, 2 bis 15 Gewichtsprozent ZrO₂ und 5 bis 15 Gewichtsprozent CaO, ZnO, PbO, CdO und/oder SrO, aber vorzugsweise nicht mehr als 10 °/₀ eines einzigen dieser Oxyde. Dieses Glas kann auch bis zu 5°/₀ TiO₂ enthalten sowie 0 bis 5°/₀ Al₂O₃, 0 bis 1,5 % Fluor und ο bis Z⁰J₀ eines oder mehrerer Läuterungsmittel.

Verschiedene Gläser nach der Erfindung wurden hergestellt; ihre berechneten Zusammensetzungen und die gefundenen Eigenschaften sind im folgenden zusammengestellt:

Bestandteil

Zusammensetzung Bevorzugter Bereich

PbO

ZrO₂
TiO₂
As₂O₅
Sb₂O₅

Al₂O₃

Brechungsindex »D

Ausdehnungskoeffizient
X io-⁶ je ⁰C
zwischen 25
und 300⁰C ...

Erweichungspunkt ⁰C
(Temp., bei der
der log der Viskosität in Poise
ίο⁷·⁶ ist)

Streuungskehrwert

— n_c)

43,9
29,5
5,5
3,6
3,5
3,4
2,0

7,o
1,1

o,6

1,617

756

49,8

43,6
30,5
5,8
3,o
5,5
3,4

5,9
i,7
0,6

43,6 29,5 5,8 3,2 5,5 3,4

6,9 1,0 0,6

o,5

1,618 1,613

9,2 9,o

43,6

30,5

5,8

3,o

5,9 i,7 0,6

1,614

41,6 30,5 5,8 3,o 3,5 5,4

5,9 0,'e

2,0 1,618

44,3 29,8

4,5 3,7 3,6

3,4 2,0

7,o 1,1 0,6

1,616

49,0 28,1

7,8 5,5

2,9

0,6 1,0

1,59° 43,9

29,6

5,i

3,7

6,3

2,0
7,o
1,1

751
50,7

751 51,6

751 50,2

,6 8,7 8,5 8,5 1,620

8,9

38,7

29,4

8,3

6,9
10,9

4,7
o,6

o,5

1,659

8,5

38,7

30,4

8,3

o,5

6,9
10,9

3,7
0,6

!-655

757 50,1

772

50,5

777

54,6 38,7
28,4

2,0 2,0

4,9
io,9

3,7
0,6

1,656

36,7
28,4

8,3
o,5
5,6

3,3

12,9

3,7
o,6

38,7 j 35,5 30,4 i 30,3

8,3 o,5 5.6 j

10,9 3,7

8,3 0,3

7,0 10,9

3.7

— ; 1,0

— j 3,0

1,655! 1,645

1,660

8,6 8,6 j 8,4

763

t 1
758 762

49,o

42,4

43,2

772 1784

44,2

785 780

45,2 146,1 42,6

35 bis 52 28 bis 34 ο bis 12 0 bis 10 0 bis 10 0 bis 10 ο bis 10 2 bis 15 0 bis 5 0 bis 2 0 bis 2 ο bis 1,5 ο bis 5

1,57 bis 1,67

7,0 bis 10,0

750 bis 801 40 bis 56

Die Mengen der verschiedenen Bestandteile können verschieden hoch sein. Die oben angeführten Werte geben die ungefähren Grenzen dieser Bereiche wieder und bleiben innerhalb des Rahmens der Erfindung. Wenn man beispielsweise weniger als 35 Gewichtsprozent SiO₂ für eine Mischung nimmt, kann dadurch das Glas chemisch instabil werden, während es bei einer Menge von mehr als 52 Gewichtsprozent SiO₂ zunehmend schwieriger wird, einen hohen Brechungsindex zu erhalten.

Die Gesamtmenge der Alkalimetalloxyde, Na₂O, K₂O und andere, wird zwischen 6 und 12 Gewichtsprozent gehalten. Ein Mindestalkaligehalt ist zur Erzielung des gewünschten Ausdehnungskoeffizienten nötig, eine zu große Menge dagegen muß vermieden werden, da sie die chemische Beständigkeit des Glases verschlechtert.

Eine verhältnismäßig große Menge Bariumoxyd ist wünschenswert zur Erreichung eines hohen Brechungsindexes, zu viel davon aber bewirkt Entglasung. Calcium-, Zink- und Bleioxyd dienen zur Erreichung der sonstigen erforderlichen Eigenschaften und zur Verhinderung der Entglasung. Cadmium- und Strontiumoxyd können ebenfalls für diesen Zweck zugegeben werden. Irgendeins oder mehrere dieser Oxyde in einer Gesamtmenge von 5 bis 15 Gewichtsprozent ist dafür geeignet.

Zirkondioxyd muß im Glas vorhanden sein, damit der gewünschte hohe Erweichungspunkt erreicht wird. Ein Übermaß davon jedoch drückt den Ausdehnungskoeffizienten des Glases übermäßig herab. Titandioxyd mischt man dem Glas zu, um den Brechungsindex zu regeln; seine Menge muß sich aber auf etwa 5% beschränken, da es den Streuungskehrwert übermäßig vermindert.

Ungefähr 95 Gewichtsprozent oder mehr der erfindungsgemäßen Gläser bestehen aus SiO₂, BaO, ZrO₂, Alkalimetalloxyden und stabilisierenden zweiwertigen Metalloxyden, wie CaO, ZnO und PbO. Die restlichen ungefähr 5 Gewichtsprozent oder weniger des Glases können aus TiO₂, Läuterungsmitteln, Flußmitteln oder anderen Stoffen bestehen, z. B. Färbemitteln, die die Durchlässigkeits-, Absorptions- und andere Eigenschaften des Glases beeinflussen, jedoch seinen Erweichungspunkt nicht zu sehr herabdrücken oder seine erwünschten optischen Eigenschaften ungünstig beeinflussen dürfen. Beispielsweise kann Fluor darin vorhanden sein, das das Schmelzen des Glases bei den hohen Temperaturen erleichtert. Seine Verwendung ist aber auf etwa 1,5 Gewichtsprozent beschränkt, da es sonst dem Glas durch Abscheidung von Fluoridkristallen im Glaskörper unzulässige Opaleszenz verleiht. Tonerde kann ebenfalls noch vorhanden sein; es wirkt als Hilfsmittel zur Erhöhung des Erweichungspunktes. Sein Gehalt ist jedoch auf etwa 5 Gewichtsprozent beschränkt, da durch größere Mengen das Glas entglast wird. Kleine Mengen Boroxyd sind zulässig, größere, d. h. mehr als 1 Gewichtsprozent, jedoch nicht, weil sie die Erzeugung eines Glases mit hohem Erweichungspunkt und anderen wünschenswerten Eigenschaften erschweren.

Antimon- und Arsenoxyde fügt man als übliche Läuterungsmittel zu; ebenso auch andere Oxyde oder Verbindungen, die allein oder zusammen bei der Ausführung der Erfindung als Läuterungsmittel wirken können.

Die Zusammensetzung der vorliegenden Gläser ergibt einen Ausgangsstoff für die kleineren Segmente mit einem Brechungsindex von 1,57 bis 1,67, einem Ausdehnungskoeffizienten von 7,o bis 10,0 χ io~⁶ je ⁰C zwischen 25 und 300⁰C und einem Erweichungspunkt, der so hoch ist, daß man die erstarrten Segmente mit einer Schmelze

1 000 t>/4

für das größere Segment vereinigen kann, ohne daß dabei das kleinere Segment seine Form verändert. Gläser für die größeren Segmente, die sich für das oben beschriebene Verfahren zur Herstellung bifokaler Glaslinsen eignen, müssen einen Ausdehnungskoeffizienten von 7,0 bis 10,0 X io~^e je ⁰C zwischen 0 und 300⁰C, einen Brechungsindex von etwa 1,5232 und einen Erweichungspunkt unterhalb 750⁰C, vorzugsweise sogar unterhalb 700⁰C, haben.

Wenn die Glasschmelze für das größere Segment in Berührung mit dem neuartigen erfindungsgemäßen Glas des kleineren Segments gegossen oder gepreßt wird, soll der Erweichungspunkt dieses neuen Glases für das kleinere Segment um etwa 55° C oder mehr über demjenigen des Glases für das größere Segment liegen, damit das kleinere Segment nicht etwa seine Form irgendwie verändert.

Claims

Patentansprüche:

i. Glas, das besonders geeignet zur Herstellung der kleineren Segmente in bifokalen Brillenglaslinsen ist, dadurch gekennzeichnet, daß es aus 35 bis 52 Gewichtsprozent SiO₂, 6 bis 12 Gewichtsprozent eines oder mehrerer Alkalimetalloxyde, 28 bis 34 Gewichtsprozent Bariumoxyd, 2 bis 15 Gewichtsprozent ZrO₂ und 5 bis 15 Gewichtsprozent CaO, ZnO, PbO, CdO und/oder SrO besteht, wobei möglichst keines der letztgenannten Oxyde allein mehr als 10% ausmachen soll.
2. Glas nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es noch bis zu 5 °/₀ TiO₂ enthält.
3. Glas nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß es noch 0 bis 5°/₀Al₂O₃, 0 bis 1,5 °/₀ Fluor und 0 bis 2 % eines oder mehrerer Läuterungsmittel enthält.
4. Bifokale Glaslinse, gekennzeichnet durch ein kleineres und ein damit durch Anschmelzen verbundenes größeres Segment, wobei das kleinere Segment aus einem Glas nach Anspruch 1 bis 3 besteht und das größere Segment ein solches Glas ist, dessen Erweichungspunkt um mindestens etwa 55⁰C niedriger ist als derjenige des Glases des kleineren Segments und dessen Ausdehnungskoeffizient demjenigen des kleineren Segments möglichst nahe kommt.

1 609 7+0/188 12.56